深度解读伺服电机的三种控制方式

深度解读伺服电机的三种控制方式：

  在一些小型单机设备，选用脉冲控制实现电机的定位，应该是最常见的应用方式，这种控制方式简单，易于理解。基本的控制思路：脉冲总量确定电机位移，脉冲频率确定电机速度。选用了脉冲来实现伺服电机的控制，翻开伺服电机的使用手册，一般会有如下这样的表格：

  第一种，驱动器接收两路(A、B路)高速脉冲，通过两路脉冲的，确定电机的旋转方向。如上图中，如果B相比A相快90度，为正转；那么B相比A相慢90度，则为反转。运行时，这种控制的两相脉冲为交替状，因此我们也叫这样的控制方式为差分控制。具有差分的特点，那也说明了这种控制方式，控制脉冲具有更高的抗干扰的能力，在一些干扰较强的应用场景，优先选用这样的形式。但是这样的形式一个电机轴需要占用两路高速脉冲端口，对高速脉冲口紧张的情况，比较尴尬。第二种，驱动器依然接收两路高速脉冲，但是两路高速脉冲并不同时存在，一路脉冲处于输出状态时，另一路必须处于无效状态。选用这种控制方式时，一定要确保在同一时刻只有一路脉冲的输出。两路脉冲，一路输出为正方向运行，另一路为负方向运行。和上面的情况一样，这种方式也是一个电机轴需要占用两路高速脉冲端口。第三种，只需要给驱动器一路脉冲信号，电机正反向运行由一路方向IO信号确定。这种控制方式控制更简单，高速脉冲口资源占用也最少。在一般的小型系统中，可以优先选用这样的形式。2、伺服电机模拟量控制方式在需要用伺服电机实现速度控制的应用场景，我们大家可以选用模拟量来实现电机的速度控制，模拟量的值决定了电机的工作速度。模拟量有两种方式能选择，电流或电压。电压方式，只需要在控制信号端加入一定大小的电压即可。实现简单，在有些场景使用一个电位器就可以实现控制。但选用电压作为控制信号，在环境复杂的场景，电压容易扰，造成控制不稳定；电流方式，需要对应的电流输出模块。但电流信号抗干扰能力强，能够正常的使用在复杂的场景。3、伺服电机通信控制方式选用通信方式实现伺服电机控制的常见方式有CAN、EtherCAT、Modbus、Profibus。使用通信的方式来对电机控制，是目前一些复杂、大系统应用场景首选的控制方式。采用通信方式，系统的大小、电机轴的多少都易于裁剪，没有复杂的控制接线。搭建的系统具有极高的灵活性。伺服电机的速度控制和转矩控制都是用模拟量来控制的。位置控制是通过发脉冲来控制的。具体采用什么控制方式要按照每个客户的要求，满足何种运动功能来选择。如果您对电机的速度、位置都没有要求，只要输出一个恒转矩，当然是用转矩模式。如果对位置和速度有一定的精度要求，而对实时转矩不是很关心，用转矩模式不太方便，用速度或位置模式比较好。如果上位控制器有比较好的闭环控制功能，用速度控制效果会好一点。如果本身要求不是很高，或者，基本没实时性的要求，用位置控制方式对上位控制器没有很高的要求。就伺服驱动器的响应速度来看，转矩模式运算量最小，驱动器对控制信号的响应最快；位置模式运算量最大，驱动器对控制信号的响应最慢。对运动中的动态性能有比较高的要求时，需要实时对电机做调整。那么如果控制器本身的运算速度很慢(比如PLC，或低端运动控制器)，就用位置方式控制。如果控制器运算速度比较快，可以用速度方式，把位置环从驱动器移到控制器上，减少驱动器的工作量，提高效率(比如大部分中高端运动控制器)；如果有更好的上位控制器，还可以用转矩方式控制，把速度环也从驱动器上移开，这一般只是高端专用控制器才能这么干，而且，这时完全不需要用伺服电机。

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